在西安環(huán)城公園內(nèi)的開闊地帶，西安建筑科技大學(xué)王慧琴教授團(tuán)隊(duì)的師生正操控著無(wú)人機(jī)，按照預(yù)先劃分好的區(qū)塊，給城墻仔細(xì)做“體檢”。這項(xiàng)工作他們已持續(xù)數(shù)月，數(shù)以千計(jì)的影像資料數(shù)據(jù)庫(kù)，將為后期城墻病害的預(yù)防與處置提供重要依據(jù)。

據(jù)悉，隨著大數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實(shí)、人工智能等前沿技術(shù)的飛速發(fā)展，文化遺產(chǎn)保護(hù)工作迎來(lái)前所未有的創(chuàng)新機(jī)遇。西安建筑科技大學(xué)王慧琴教授聯(lián)合陜西省文物保護(hù)研究院王展研究館員組成的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，運(yùn)用數(shù)字技術(shù)助力文化遺產(chǎn)保護(hù)，將光學(xué)成像、計(jì)算機(jī)人工智能等多學(xué)科方法融合應(yīng)用于文物科技保護(hù)，為傳統(tǒng)文物和文化遺產(chǎn)的保護(hù)注入新活力。

圖為壁畫多光譜成像場(chǎng)景。

2023年，該創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在天津薊州獨(dú)樂(lè)寺壁畫保護(hù)修復(fù)項(xiàng)目中取得了顯著成果。擁有千年歷史的獨(dú)樂(lè)寺壁畫，長(zhǎng)期面臨著色彩褪色、細(xì)節(jié)模糊等保護(hù)難題，面對(duì)這些挑戰(zhàn)，團(tuán)隊(duì)利用多光譜成像技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)壁畫顏料種類、病害情況以及隱藏歷史信息的精確識(shí)別，為壁畫的保護(hù)和修復(fù)提供了科學(xué)依據(jù)。

圖為獨(dú)樂(lè)寺東墻壁畫近紅外多光譜成像數(shù)據(jù)。

“獨(dú)樂(lè)寺壁畫規(guī)模宏大、圖案復(fù)雜，其保護(hù)修復(fù)工作難度極大?！眻F(tuán)隊(duì)成員王可表示，為了將這一珍貴壁畫完整數(shù)字化并“搬”進(jìn)電腦中，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一套詳盡的數(shù)字?jǐn)z影采集方案，并運(yùn)用多光譜成像設(shè)備進(jìn)行高精度拍攝。通過(guò)圖像配準(zhǔn)技術(shù)和深度學(xué)習(xí)算法，解決了上千幅分鏡頭成像數(shù)據(jù)的拼接問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了大尺度壁畫的高精度數(shù)字化。

在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，團(tuán)隊(duì)亦面臨著諸多挑戰(zhàn)。由于獨(dú)樂(lè)寺現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件的限制，多光譜成像數(shù)據(jù)的采集難度增大。為了獲取高分辨率的壁畫圖像，團(tuán)隊(duì)只能以犧牲寬視角為代價(jià)，分多個(gè)鏡頭采集序列光譜圖像。經(jīng)過(guò)近一個(gè)月的努力，團(tuán)隊(duì)成功拍攝了上千個(gè)分鏡頭，完成了壁畫的全景多光譜圖像拼接。

在壁畫多光譜圖像數(shù)據(jù)完整性得到保障的基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步開展了文物線稿提取、隱藏信息發(fā)現(xiàn)等研究工作。通過(guò)多光譜成像技術(shù)，團(tuán)隊(duì)完成了線稿虛擬提取并獲取了壁畫顏料在不同波段下的光譜信息。這些信息不僅揭示了中國(guó)古代壁畫繪畫技法風(fēng)格，還快速識(shí)別出了部分古代彩繪文物常用顏料，為獨(dú)樂(lè)寺壁畫保護(hù)修復(fù)工程提供有力支持。

圖為獨(dú)樂(lè)寺南墻壁畫全幅顏料分類識(shí)別效果。

近年來(lái)，王慧琴教授團(tuán)隊(duì)在文物檢測(cè)分析、保護(hù)修復(fù)等方面成效顯著，聯(lián)合中國(guó)社科院考古所、陜西省文物保護(hù)研究院等專業(yè)單位，編寫了《館藏墓室壁畫數(shù)字修復(fù)技術(shù)》等著作，并申請(qǐng)了20余項(xiàng)專利。同時(shí)，還參與了多項(xiàng)國(guó)家級(jí)文物保護(hù)項(xiàng)目，如漢長(zhǎng)安城未央宮出土骨簽的整理與研究、石窟文物本體風(fēng)化病害評(píng)估系統(tǒng)及保護(hù)技術(shù)研究等，為文物保護(hù)提供了重要科學(xué)依據(jù)。

“未來(lái)，團(tuán)隊(duì)還將在文物智能探測(cè)與無(wú)人巡檢方向開展研究。我們希望通過(guò)數(shù)字科技的應(yīng)用，逐步實(shí)現(xiàn)文物的多維多元信息組織、知識(shí)發(fā)現(xiàn)與認(rèn)知驅(qū)動(dòng)，最終完成數(shù)字化保護(hù)從同平臺(tái)到多平臺(tái)技術(shù)的跨越，滿足文物保護(hù)、展示、利用等多樣需求?！蓖趸矍俦硎?。